(57)【要約】【課題】高電圧、たとえば公称電圧２４Ｖまたはそれ以上の電圧をもち、漏電による問題の発生を防ぎ、余分なスペースを必要としない、耐久性、信頼性のある制御弁式鉛蓄電池を提供する。【解決手段】  モノブロック電槽１と中蓋２と上蓋９とを備え、複数の、個別に制御弁３１を有するセルが左列および右列の２列に配列されてＵ字形に電気的に直列に接続され、前記左列の各セルは左室１０に、前記右列の各セルは右室１０'に、その排気がそれぞれ集められるとともに、左室１０と右室１０'の境界付近のガス導入路７、７'からフィルター８を通して一括排気される構造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中蓋と上蓋とを備えたモノブロック電槽に、複数の、個別に制御弁を有するセルが左列および右列の２列に配列されてＵ字形に電気的に直列に接続されて収納され、前記左列の各セルからの排気が左室に集められ、前記右列の各セルからの排気が右室に集められるように、前記中蓋と上蓋との間に左室と右室を形成し、前記左室および右室を各室からのガス導入路によって左室と右室の境界付近に形成されたガス排出路に連通するようにし、各ガス導入路からフィルターを通して各セルからの排気が一括排気される構造としたことを特徴とする、制御弁式鉛蓄電池。
【請求項２】
左室、右室およびガス排出路は、中蓋と上蓋との熱接着によって形成されることを特徴とする、請求項１の制御弁式鉛蓄電池。
【請求項３】
左列のセルおよび右列のセルの、それぞれの一端側に正、負極端子が設けられるとともに、前記各列の、それぞれの他端側にガス導入路が設けられ、各ガス導入路からフィルターを通してガス排出路に導入されて一括排気される構造としたことを特徴とする、請求項１の制御弁式鉛蓄電池。
【請求項４】
左列および右列のセルは、少なくとも１２個以上のセルが直列されてなる、請求項１から請求項３までのいずれかの制御弁式鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御弁式鉛蓄電池、特に多数のセルで構成される高電圧の制御弁式鉛蓄電池の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の電気系統は一般に１２Ｖ系で、大型の車両では２４Ｖ系が採用されており、これに必要な電源として用いられる鉛蓄電池は、６セルが直列に接続されたモノブロック形の１２Ｖ電池を１個または２個直列接続して供用されている。ところで、近年、自動車を取り巻く環境への対応や多様化する電装品等により消費電力が増加する傾向がある。このような傾向に対し、供用する電力を分配するハーネスの重量や電装品の効率を考慮すれば、電源である蓄電池を高電圧とし、かつ、取り扱いの面から一つのモノブロック電槽で構成することが望まれている。具体的には、６セル１２Ｖ系の電池を、１８セル３６Ｖ系、２０セル４０Ｖ系、２４セル４８Ｖ系等のように、セル数を増加させて高電圧化する検討がなされている。
【０００３】
一例として、１８セル３６Ｖ系の電池を、一つのモノブロック電槽で構成する場合、１枚の極板面積をなるべく大とし、極板面に平行にセルを集積することが、部品点数の削減と、制御弁式鉛蓄電池に不可欠な極板面への圧迫力の保持の点で有利である。また、電池形状の点、あるいは正、負極端子の保守点検の点から、セルを左右の２列に配列し、左列の一端に正極端子（または負極端子）を、右列の一端に負極端子（または正極端子）を設け、左列の他端のセルと右列の他端のセルとを接続して、セルをＵ字形に折り返すように接続した形状とするのが望ましい。
【０００４】
セルを２列に配列してＵ字形に折り返すように接続した形状のモノブロック電槽を用いた鉛蓄電池では、蓋本体と上蓋との間に空間部を設け、この空間部に各セルからの排気を集めるようにした集中排気構造のものがある。このような構造は、液式鉛蓄電池においては、前記空間部に溢出した電解液が元のセル内に戻るようにした可逆構造のために用いられており、制御弁式鉛蓄電池においては、排気弁が設けられていることにより、前述した可逆構造にならないため、例えば特許文献１に開示されたように、限られた条件下で放出される水素ガスと酸霧を円滑に排出し、それに伴って電解液が溢出しても、それが外部に漏出させないために用いられている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４０１２４号公報
【０００６】
特許文献１に開示された電池は、電解液量が制限された、小型の６セル１２Ｖ系の二輪車用の制御弁式鉛蓄電池であり、１８セル３６Ｖ系、またはそれ以上の高電圧化に適用することについては何ら提起されていない。すなわち、制御弁式鉛蓄電池では、集中排気構造を採用すると、大電流での充電時等において、制御弁を通した電解液の溢出があると、セル間の電圧差によって液絡が生じ、さらに電気的に短絡を生じ、同時に水素ガスの発生があると、電池を損傷させる場合がある。また、電解液の溢出がない場合でも、酸霧の発生により、長期間使用していると、中蓋表面の絶縁抵抗を低下させることがある。特許文献１では、このことについては、電池が６セル１２Ｖ系であることから、どのように対処するかは示されていないが、１８セル３６Ｖ系、またはそれ以上の高電圧化した電池では、左列の一端に正極端子（または負極端子）を設け、右列の一端に負極端子（または正極端子）を設けたことによって端子間の電圧差が高くなり、上記した問題は顕著になることが考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、高電圧、たとえば公称電圧２４Ｖまたはそれ以上の電圧をもち、液絡による問題の発生を防ぎ、余分なスペースを必要としない、耐久性、信頼性のある制御弁式鉛蓄電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、中蓋と上蓋とを備えたモノブロック電槽に、複数の、個別に制御弁を有するセルが左列および右列の２列に配列されてＵ字形に電気的に直列に接続されて収納され、前記左列の各セルからの排気が左室に集められ、前記右列の各セルからの排気が右室に集められるように、前記中蓋と上蓋との間に左室と右室を形成し、前記左室および右室を各室からのガス導入路によって左室と右室の境界付近に形成されたガス排出路に連通するようにし、各ガス導入路からフィルターを通して各セルからの排気が一括排気される構造としたことを特徴とする、制御弁式鉛蓄電池である。
【０００９】
また、請求項２の発明は、左室、右室およびガス排出路は、中蓋と上蓋との熱接着によって形成されることを特徴とする、請求項１の制御弁式鉛蓄電池である。
【００１０】
また、請求項３では、左列のセルおよび右列のセルの、それぞれの一端側に正、負極端子が設けられるとともに、前記各列の、それぞれの他端側にガス導入路が設けられ、各ガス導入路からフィルターを通して各セルからの排気が一括排気される構造としたことを特徴とする、請求項１の制御弁式鉛蓄電池である。
【００１１】
請求項４では、左列および右列のセルは、少なくとも１２個以上のセルが直列に接続されてなる、請求項１から請求項３までのいずれかの制御弁式鉛蓄電池である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、電池内での液絡や、これに起因して生じる電池の損傷といった課題が解決できる、多数のセルがＵ字形に折り返すように直列に接続された高電圧のモノブロック式の制御弁式鉛蓄電池を得ることができる。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、機械的強度のすぐれた高電圧のモノブロック形の制御弁式鉛蓄電池を得ることができる。
【００１４】
また、請求項３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、電池の端子部を清浄に保つことができる。
【００１５】
また、請求項４の発明によれば、請求項１から請求項３までのいずれかの効果が有効に発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて具体的に説明する。図１は本発明に係る、自動車用のモノブロック式の制御弁式鉛蓄電池の、上蓋を除いた平面図を示し、図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃの、いずれも中蓋上に上蓋を配置した状態での断面図を、同（ｄ）は、図１の、中蓋上に上蓋を配置した状態での短辺側の側面図を示し、図３は本発明に係る他の実施形態の自動車用のモノブロック式の制御弁式鉛蓄電池の、上蓋を除いた平面図である。また、図４（ａ）〜（ｂ）は従来の代表的な高電圧の自動車用のモノブロック形の制御弁式鉛蓄電池を示している。
【００１７】
本発明の理解を容易にするため、まず、図４（ａ）、（ｂ）により、従来の代表的な高電圧の自動車用の制御弁式鉛蓄電池について説明する。図４（ａ）は、その上蓋を除いた中蓋上から見た平面図で、図４（ｂ）は、その中蓋を除いた、端子を取付ける前の平面図である。これらの図から、１８個に分割されたセル室を有し、これらのセル室に挿入された極板群が、正極の端子ポール端子４ａから負極の端子ポール４'ａに向かってＵ字形に折り返す部位５を経て直列に接続されていることがわかる。ここでは、図を簡潔にするため、個々の正極板、負極板を省略し、極板群のストラップのみを示している。図４において、１は電槽、２は中蓋であり、共にポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂で成形され、熱溶着で強固に一体化されている。３は中蓋に形成されたキャップ型の制御弁を嵌着するための弁座部で、該弁座部３は、その上に耐酸性不燃材料で、通気性を有するフィルターを嵌着させているが、図示は省略している。なお、４ｂ、４'ｂは中蓋２と一体形成されたスタッドタイプの正、負極端子で、一端側に前記正、負極の端子ポール４ａ、４'ａを挿通させて溶接するための穴４ｃ、４'ｃが設けられ、他端側に外部ハーネスとの接続部４ｄ、４'ｄが設けられている。前記接続部４ｄ、４'ｄは銅合金からなり、正、負極端子４ｂ、４'ｂに設けられたステンレス製の座に螺着され、全体が鉛合金で鋳込み鋳造されている。前記正、負極端子４ｂ、４'ｂは、一端側に穴４ｃ、４'ｃを、他端側に接続部４ｄ、４'ｄを設けているために長円形状にしている。なお、端子ポール４ａ、４'ａは図４（ｂ）に示した、極板群を接続するストラップから離隔した位置に設け、弁座部３は図４（ａ）に示した、ストラップやセル間接続部に近接し過ぎない位置に設ける必要があるため、正、負極端子４ｂ、４'ｂは図示したような斜めの形状になるが、このような形状に限定されるものではない。なお、５は左列側のセルと右列側のセルをＵ字形に折返して接続する部位を示し、各セルの異極性の端子同士は該部位５を含めて抵抗溶接によって接続されている。さらに、図には寸法を示していないが、１２Ｖ系自動車用電池の代表的機種である、５５Ｄ２６と互換性のある外形寸法を有している。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例の、上蓋を除いた中蓋２の上面の構造を示した平面図である。中蓋２は、下面が、図４（ｂ）と同様の構成の極板群などを備えた電槽と、各セル間が完全に気密に保たれるように接着、好ましくは熱溶着してあり、図１に示す１８個の弁座部３はこの電池を構成する１８個のセルに対応している。中蓋２の外周には、正、負極端子４ｂ、４ｂ'を避けて２条のリブ６、６'が巡らされてあり、内側リブ６は、直列接続されたセルの中間点（折返し点）の直上付近で内方に向かって囲繞リブ６１を形成し、一括排気機構７の一部をなすフィルター８を囲繞するとともに、左列のセルと右列のセルを区画するように中央リブ６２を形成し、正、負極端子の間で内側リブ６と合体している。外側リブ６'は中蓋２の外周に沿って巡らされてある。
【００１９】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の各断面図および側面図に示したように、上蓋９と前記中蓋２とは各リブによって気密に保たれるように接着、好ましくは熱溶着されている。また、図２（ａ）、（ｃ）に示したように、弁座部３に制御弁３１が装着されている。図１および図２の各図から、左列のセルと右列のセルから排出されるガスは、それぞれ中蓋２と上蓋９の間で、中央リブ６２と囲繞リブ６１によって区画される左室１０と右室１０'に集められる。従って、正、負極端子４ｂ、４ｂ'と接続している、最も電位差の大きい両端のセル間においても、制御弁３１からの電解液の溢出による液絡の可能性は完全に排除される。
【００２０】
充電末期に時に排出される水素を含むガスは、左列の各セルからは左室１０に、右列の各セルからは右室１０'に集められ、左列のセルと右列のセルとの接続点の近傍（左室１０と右室１０'の境界付近）に設けられた一括排気機構７へ導入される。図１および図２（ａ）、（ｃ）に示すように、左室１０と右室１０'はこの部分では囲繞リブ６１で仕切られ、ガス導入路７１、７１'は該囲繞リブ６１の下にトンネル状に設けられている。このようなトンネルは中蓋を射出成型する際、トンネルの部分に相当する中子を成型金型のキャビティー側に付設し、射出した樹脂が固化すると同時に該中子を水平に移動させ、金型を開くことにより作成することができる。このトンネルを通して集めれれたガスはフィルター８を通過し、囲繞リブ６１により形成されたガス排出路１１を経て、図２（ｄ）に示した中蓋２の側面に開口するガス排出口１２から外部に排出される。
【００２１】
前記ガス排出路１１は、正、負極端子４ｂ、４ｂ'から距離的に最も遠く、かつ、正、負極の中間電位付近の場所にあるから、同じ位置の左列と右列のセル間の電位差も小さく、長期間の使用によって、この近傍で液絡の原因になることはなく、電解液の溢出が原因となる正、負極端子４ｂ、４ｂ'の汚染を引き起こす原因になることもない。
【００２２】
図２（ｂ）および図１に示すように、１条の中央リブ６２によって中蓋２と上蓋９とが気密的に接着され、ガスを左室１０と右室１０'に分けると同時に、電池全体の強度を構造的に保っている。この中央リブは、平行する複数、たとえば２本のリブとすることもできる。このようにすると、軽量の中蓋や上蓋であっても、電池全体の強度を構造的に保つと同時に、左室と右室との間の電気的絶縁をさらに確実にすることができる。
【００２３】
図３には、リブ６から左室、右室に向かって複数の枝リブ６３、６４を設けた例を示す。これにより、熱溶着の部位を多く取ることができ、中蓋、上蓋を軽量化しても電池全体の強度をさらに構造的に保つことができる。同時に、各セルの制御弁間で電解液の漏洩による問題を解消することができる。なお、枝リブ６３、６４の代えて、左室、右室の各所、特にセル間の隔壁の直上に、中蓋と上蓋とを接合するための溶接点を点在させてもよい。
【００２４】
公称電圧１２Ｖの電池は以前からＵ字形の配列が広く用いられてきたが、本発明は１８セル、公称電圧３６Ｖの電池のような直列接続するセル数が少なくとも１２個以上のもので、セル間の液絡が問題になるような電池でにおいて特に有効である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、今後広く使用されることが考えられる高電圧の制御弁式鉛蓄電池の安全性、信頼性を向上させることができるので、産業上の利用の可能性が大である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る、自動車用のモノブロック形の制御弁式鉛蓄電池の、上蓋を除いた平面図。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ部の中蓋上に上蓋を配置した状態での断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ部の中蓋上に上蓋を配置した状態での断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ部の中蓋上に上蓋を配置した状態での断面図、（ｄ）は図１の中蓋上に上蓋を配置した状態での短辺側の側面図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る、自動車用のモノブロック形の制御弁式鉛蓄電池の、上蓋を除いた平面図。
【図４】従来の自動車用のモノブロック形の制御弁式鉛蓄電池の平面図。
【符号の説明】
【００２７】
１          電槽
２          中蓋
３          弁座部
３１          制御弁
６            内側リブ
６１          囲繞リブ
６２          中央リブ
６３、６４    枝リブ
７          一括排気機構
７１、７１'    ガス導入路
８          フィルター
９          上蓋
１０          左室
１０'        右室
１１          ガス排出路
１２          ガス排出口
【図１】
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【図２】
2005353324.tif 000004
【図３】
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【図４】
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